java奇偶排序算法

在《java高并发程序设计》一书中看到关于一种并行算法排序方法：奇偶排序。结合书上与网上的各项资料，在这里按自己的理解做下梳理。

介绍

冒泡排序：是串行算法，在每次迭代过程中，对于每个元素可能与前面元素交换，也可能和后面的元素交换，数据的相关性比较强很难直接改成并行算法。

奇偶排序：或奇偶换位排序，或砖排序，是一种相对简单的排序算法，最初发明用于有本地互连的并行计算。这是与冒泡排序特点类似的一种比较排序。

该算法中，排序过程分两个阶段，奇交换和偶交换，两种交换都是成对出现。对于奇交换，它总是比较奇数索引以及其相邻的后续元素。对偶交换，总是比较偶数索引和其相邻的后续元素。思路是在数组中重复两趟扫描。第一趟扫描选择所有的数据项对，a[j]和a[j+1]，j是奇数(j=1, 3, 5……)。如果它们的关键字的值次序颠倒，就交换它们。第二趟扫描对所有的偶数数据项进行同样的操作(j=2, 4,6……)。重复进行这样两趟的排序直到数组全部有序。

简单来说就是：奇数列排一趟序,偶数列排一趟序,再奇数排,再偶数排,直到全部有序。

动态图如下：

示例：

待排数组[6 2 4 1 5 9] //目标按从小到大排序

第一次比较奇数列,奇数列与它的邻居偶数列比较,如6和2比,4和1比,5和9比

[6 2 4 1 5 9]

交换后变成

[2 6 1 4 5 9]

第二次比较偶数列,即6和1比,5和5比

[2 6 1 4 5 9]

交换后变成

[2 1 6 4 5 9]

第三次又是奇数列,选择的是2,6,5分别与它们的邻居列比较

[2 1 6 4 5 9]

交换后

[1 2 4 6 5 9]

第四次偶数列

[1 2 4 6 5 9]

一次交换

[1 2 4 5 6 9]

疑问：怎么就变成并行算法了？

从示例中，可看出整个比较交换分为独立的奇阶段或偶阶段。在每个阶段内，所有的比较和交换是没有数据相关性。因此，每一次比较和交换都可独立执行，也就可以并行化了。比如，第一次奇阶段排序中，100个元素可以分为4个CPU执行，第一个排序1-25，第二个排序26-50，第三个排序51-75，第四个排序76-100。

代码实现：

奇偶排序的串行实现

exchFlag记录当前迭代是否发生了数据交换，start变量表示是奇交换还是偶交换。

初始时：start为0，表示偶交换，每次迭代结束后，切花start的状态。如果上一次比较交换发生了数据交换，或当前正在进行的是奇交换，循环就不会停止，直到程序不会在发生交换，并且当前进行的是偶交换为止(表示奇偶交换已经成对出现)。

改造成并行模式，使用countDownLatch。

代码第9行，定义了奇偶排序的任务类，该任务的主要工作是进行数据比较和必要的交换(18-23行)。

并行排序的主体是pOddEvenSort()方法，使用CountDownLatch记录线程数量，对于每一次迭代，使用单独的线程对每一次元素比较和交换进行操作。在下一次迭代开始前，必须等待上一次迭代所有线程的完成。

其他代码实现：

参考资料：

2、

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